用命令行工具简化 STM8 程序的编译流程

cruelfox

用命令行工具简化 STM8 程序的编译流程 [复制链接]

我购买STM8S Discovery开发板的时间比买STM32开发板还早，但反而用了几年STM32后也没用起来STM8，偶尔用到的8位MCU还是AVR. 其中一个原因是我工惯了GCC，stm32, AVR都有gcc编译器工具链的支持，但STM8没有，我就没有花时间去折腾编译工具了。

ST官方提供了STM8的开发工具叫STVD，"Visual Develop"的缩写，从ST网站上可以下到。链接进去，下载的安装包其实是 st_toolset, 它支持STM8，还有更老的ST7，安装后其实还包含了ST Visual Programmer软件等。STVD的界面很像老的MS Visual Studio 6.0，它只是一个工程管理器、编辑器加调试器，并不包含汇编、编译工具。st_toolset安装后带了一套汇编工具，在 st_toolset\asm 目录下面，也包含了MCU寄存器描述使用的汇编头文件(.inc, .asm)

很难再纯用汇编来开发MCU程序了，st_toolset\include 下面提供了给C编译器用的 .h 头文件，但是没有编译器。在STVD上面新建工程的时候，可以选择 COSMIC 或者 Raisonace 的C编译器，需要指定第三方工具的路径；STVD会生成一个什么也不做的C程序模板。配置好后STVD会去调用这两家的工具来完成编译和链接。下载和调试则是STVD自己内带的功能。

本人的喜好还是用命令行工具，所以抛开STVD这个图形界面，直接找COSMIC的工具来用吧。从COSMIC的网站上可以下载到32k代码限制的免费版编译器（申请一个免费license）。IAR好象也提供有限制的免费编译器EWSTM8，我没有试过。除此之外就是著名的开源软件 SDCC 了。

好，如何从 C 代码得到最终下载到单片机的 HEX/BIN 文件呢？除了编译工具程序，还需要哪些支持的资源？
(A) 寄存器描述的文件，一般是 .h 形式。这个需要由单片机厂商提供，也就是给每个寄存器的地址起一个名字，在C语言里面能直接操作。不过定义方式又跟编译器有一定关系，因为它不是普通的内存地址。
(B) 中断向量表的定义，也是需要单片机厂商提供，不同型号不一样。它也需要结合编译器特性来书写。
(C) 初始化代码，也就是从RESET中断入口开始执行的程序。一般是一段汇编代码。
(D) C运行代码库，包括标准库函数的头文件、编译好的库函数代码，以及软件开发时没有明写但会隐含地调用的库函数代码。这个通常是C编译工具一起提供的，也不一定全部由编译器厂商提供，例如GCC和newlib是两部分的软件。
(E) 地址空间的说明，ROM, RAM的大小和位置。

下面以我写的一个 LED 数码管显示循环计数的简单程序为例子. C源程序是这样的：

1. #include "stm8s003f3.h"
   
2. 
   
3. void myDelay(unsigned int value)
   
4. {
   
5.      unsigned int i,j;
   
6.      for(i=0;i<40;i++)
   
7.      {
   
8.          for(j=0;j<value;j++);
   
9.      }
   
10. }
    
11. 
    
12. void GPIO_Config(void)
    
13. {
    
14.      PA_DDR = 1<<3|1<<2|1<<1;   // LED COMx ctrl
    
15.      PA_CR1 = 1<<3|1<<2|1<<1;   // LED COMx ctrl
    
16.      PA_ODR = 1<<3|1<<2|1<<1;   // initial High
    
17.      PC_DDR = 0xf0; // PC4..7 LED seg (open drain)
    
18.      PD_DDR = 1<<6|1<<5|1<<4|1<<3; // PD3..6 LED seg (open drain)
    
19. }
    
20. 
    
21. void translate(short d, char *dig)
    
22. {
    
23.     const char table[10]={24, 95, 104, 73, 15, 137, 136, 93, 8, 9};
    
24.     const char segdp=247;
    
25.     d%=1000;
    
26.     dig[0]=table[d/100];
    
27.     d%=100;
    
28.     dig[1]=table[d/10];
    
29.     d%=10;
    
30.     dig[2]=table[d];
    
31. }
    
32. 
    
33. int main(void)
    
34. {
    
35.     char dig[3];
    
36.     GPIO_Config();
    
37.     while(1)
    
38.     {
    
39.         int i;
    
40.         static unsigned short count=0;
    
41.         translate(count, dig);
    
42.         count++;
    
43.         if(count>999)
    
44.             count=0;
    
45.         for(i=0;i<100;i++)
    
46.         {
    
47.             PC_ODR = dig[0]&0xf0;
    
48.             PD_ODR = dig[0]<<3;
    
49.             PA_ODR = 1<<3|1<<2;
    
50.             myDelay(10);
    
51.             PC_ODR = dig[1]&0xf0;
    
52.             PD_ODR = dig[1]<<3;
    
53.             PA_ODR = 1<<3|1<<1;
    
54.             myDelay(10);
    
55.             PC_ODR = dig[2]&0xf0;
    
56.             PD_ODR = dig[2]<<3;
    
57.             PA_ODR = 1<<2|1<<1;
    
58.             myDelay(10);
    
59.         }
    
60.     }
    
61. }

复制代码

程序里面用到 STM8 的寄存器只有 GPIO 控制的几个寄存器，它们的定义包含在 stm8s003f3.h 这个头文件中。前面提过，这个头文件在 st_toolset\include 目录下。弄到之后就可以编译这个文件(count.c)得到目标文件(count.obj)了。 COSMIC C 编译器的编译工具叫做 cxstm8, 它的命令行参数说明在COSMIC的Docs目录下用户手册里面。我用如下命令来执行编译：
cxstm8 +mods0 -i../st_toolset/include count.c
其中 +mods0 是指定Memory model(mods0 对我这个小程序使用合适)，-i参数是头文件搜索路径。

接下来需要链接操作，COSMIC的链接工具叫做 clnk, 它和常见的linker用法有所不同，需要在命令行上指定一个 .lkf 文件，而不是指定刚才编译得到的 .o 文件。起初我很不习惯，思索过觉得这样也和用GNU ld需要指定一个脚本类似的。这个 .lkf 文件怎么写，找个例子参考再改改就可以了。在用STVD编译的时候，它会对应Debug和Release版本各生成一个.lkf文件，其实在 st_toolset 目录下搜索可以找到几个范本。

我改写的一个 test.lkf 文件内容是这样：
#   LINK COMMAND FILE FOR TEST PROGRAM

+seg .text -b 0x8080 -n .text       # program start address
+seg .const -a .text -n .const      # constants follow vector
+seg .bsct -b 0x0 -m 0x100      # zero page start address
+seg .data -b 0x100 -n .data
+seg .bss -a .data -n .bss

crts0.sm8               # startup routine
count.o                 # application program

libis0.sm8
libm0.sm8

+seg .const -b 0x8000 -m 0x80       # vectors start address
stm8_interrupt_vector.o             # interrupt vectors

# define these symbols if crtsi is used
+def __endzp=@.ubsct            # end of uninitialized zpage
+def __memory=@.bss         # end of bss segment
+def __stack=0x1ff

上面 count.o,  stm8_interrupt_vector.o 是C文件编译得到的，另外几个 crts0.sm8, libis0.sm8, libm0.sm8 都是COSMIC提供的初始化代码及函数库。 代码段、数据段的地址安排在这个文件中定义。中断向量表由 stm8_interrupt_vector.c 文件编译产生，它在 st_toolset\stvd\builder 目录下面，内容如下

1. /*  BASIC INTERRUPT VECTOR TABLE FOR STM8 devices
   
2. *  Copyright (c) 2007 STMicroelectronics
   
3. */
   
4. 
   
5. typedef void @far (*interrupt_handler_t)(void);
   
6. 
   
7. struct interrupt_vector {
   
8.     unsigned char interrupt_instruction;
   
9.     interrupt_handler_t interrupt_handler;
   
10. };
    
11. 
    
12. @far @interrupt void NonHandledInterrupt (void)
    
13. {
    
14.     /* in order to detect unexpected events during development,
    
15.        it is recommended to set a breakpoint on the following instruction
    
16.     */
    
17.     return;
    
18. }
    
19. 
    
20. extern void _stext();     /* startup routine */
    
21. 
    
22. struct interrupt_vector const _vectab[] = {
    
23.     {0x82, (interrupt_handler_t)_stext}, /* reset */
    
24.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* trap  */
    
25.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq0  */
    
26.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq1  */
    
27.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq2  */
    
28.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq3  */
    
29.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq4  */
    
30.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq5  */
    
31.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq6  */
    
32.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq7  */
    
33.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq8  */
    
34.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq9  */
    
35.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq10 */
    
36.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq11 */
    
37.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq12 */
    
38.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq13 */
    
39.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq14 */
    
40.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq15 */
    
41.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq16 */
    
42.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq17 */
    
43.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq18 */
    
44.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq19 */
    
45.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq20 */
    
46.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq21 */
    
47.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq22 */
    
48.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq23 */
    
49.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq24 */
    
50.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq25 */
    
51.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq26 */
    
52.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq27 */
    
53.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq28 */
    
54.     {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq29 */
    
55. };
    

复制代码

因为我这个例子程序不用到中断，所以只处理 RESET入口就够了，这是用默认的。
链接命令执行：
clink -o count.sm8 test.lkf
就得到整个程序机器代码文件了。不过，还要转换下格式，才可以给烧写工具用。生成HEX文件执行：
chex -fi -o count.hex count.sm8
这样得到了STVP可以用的 count.hex 文件。

对于简单的程序，可以把 cxstm8, clink, chex 这几步命令写成批一个处理文件。复杂一点可以写一个Makefile，然后用make命令来处理编译过程。

汇总一下，开发 STM8 需要的（免费）软件：
1. COSMIC C STM8 编译器
2. st toolset 这个开发工具集合，但只用到其中一部分东西
  (1)  st_toolset\include 下面的STM8型号相关头文件
  (2) st_toolset\stvd\Example 里面能找到的 stm8_interrupt_vector.c 文件
  (3) st_toolset\stvd\Example 里面能找到的 .lkf 文件
  (4) STVP 烧写工具，有GUI和命令行版本

其中2 部分(1)(2)(3)也不是唯一的，比如可以下载 STM8 Standard Periphral Library 软件包，能找到功能相似，支持更丰富的代码。

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